通信数据处理装置和数据通信装置及对应方法、通信系统制造方法及图纸

本公开涉及一种通信数据处理装置及方法、数据通信装置及方法、通信系统。该通信数据处理装置包括数据处理单元、主控单元和双端口存储单元。数据处理单元被配置为：以第一时钟频率接收M个设备数据帧；以及基于所接收的M个设备数据帧中的每一个，提取对应于m

【技术实现步骤摘要】
通信数据处理装置和数据通信装置及对应方法、通信系统


[0001]本公开涉及一种通信数据处理装置及方法、数据通信装置及方法、通信系统。

技术介绍

[0002]在马达保护和工业控制等领域，存在通过控制设备经由有线或无线网络连接远程终端设备并对终端设备进行控制的应用场景。通常，终端设备通过其自身的传感器采集相关传感器数据，并将该传感器数据远程传送给控制设备，而控制设备基于该传感器数据产生执行器数据，并将该执行器数据远程传送给终端设备以通过终端设备上的执行器对其进行控制。传统上，这些传感器数据和执行器数据的传送方式是使用Modbus/CAN等传统通信协议和拓扑结构。然而，目前的传送方式仍然不够灵活、速度不够快。

技术实现思路

[0003]本公开涉及一种通信数据处理装置及方法、通信系统，可以提高数据传输和处理的实时性和灵活性。
[0004]根据本公开的第一方面，提供了一种通信数据处理装置，该通信数据处理装置包括数据处理单元、主控单元和双端口存储单元。数据处理单元被配置为：以第一时钟频率接收M个设备数据帧，其中每个设备数据帧包括用于指示帧的开始的帧起始段、m
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个数据段、以及用于指示帧的结束的帧结束段，每个设备数据帧的m
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个数据段中的每一个承载与m
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个被控设备相关联的设备数据中的每一个，其中M是大于或等于1的正整数，并且对应于被控设备的分组数，m
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是大于或等于2的正整数，并且对应于每个分组中的被控设备的数量，1≤i≤M；和基于所接收的M个设备数据帧中的每一个，提取对应于m
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个数据段的m
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个设备数据，并且以第一时钟频率经由双端口存储单元的第一端口向该双端口存储单元写入该m
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个设备数据。该双端口存储单元通过该第一端口与该数据处理单元连接，通过第二端口与该主控单元连接。该主控单元被配置为以第二时钟频率经由该双端口存储单元的该第二端口读取该双端口存储单元中所存储的设备数据。
[0005]根据本公开的第二方面，提供了一种通信数据处理方法。该通信数据处理方法包括：由数据处理单元以第一时钟频率接收M个设备数据帧，其中每个设备数据帧包括用于指示帧的开始的帧起始段、m
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个数据段、以及用于指示帧的结束的帧结束段，每个设备数据帧的m
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个数据段中的每一个承载与m
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个被控设备相关联的设备数据中的每一个，其中M是大于或等于1的正整数，并且对应于被控设备的分组数，m
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是大于或等于2的正整数，并且对应于每个分组中的被控设备的数量，1≤i≤M；由数据处理单元基于所接收的M个设备数据帧中的每一个，提取对应于m
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个数据段的m
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个设备数据，并且以第一时钟频率经由双端口存储单元的第一端口向该双端口存储单元写入该m
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个设备数据；以及由主控单元以第二时钟频率经由该双端口存储单元的第二端口读取该双端口存储单元中所存储的设备数据。
[0006]根据本公开的第三方面，提供了一种数据通信装置，该通信数据处理装置包括数据接收单元、数据帧生成单元和数据帧发送单元。该数据接收单元被配置为接收与n个被控
设备相关联的n个设备数据，其中n是大于或等于2的正整数。该数据帧生成单元被配置为基于该n个设备数据，生成设备数据帧，其中该设备数据帧包括用于指示帧的开始的帧起始段、n个数据段、以及用于指示帧的结束的帧结束段，该n个数据段中的每一个承载该n个设备数据中的每一个。该数据帧发送单元被配置为以第一时钟频率发送该设备数据帧。
[0007]根据本公开的第四方面，提供了一种数据通信方法。该数据通信方法包括：由数据接收单元接收与n个被控设备相关联的n个设备数据，其中n是大于或等于2的正整数；由数据帧生成单元基于所述n个设备数据，生成设备数据帧，其中该设备数据帧包括用于指示帧的开始的帧起始段、n个数据段、以及用于指示帧的结束的帧结束段，所述n个数据段中的每一个承载该n个设备数据中的每一个；以及由数据帧发送单元以第一时钟频率发送该设备数据帧。
[0008]根据本公开的第五方面，提供了一种通信系统，其包括上述第一方面的通信数据处理装置和上述第三方面的数据通信装置，其中第一方面的通信数据处理装置从第三方面的数据通信装置接收设备数据帧，并向第二方面的数据通信装置发送控制数据帧。
[0009]根据本公开的实施例的通信数据处理装置、方法以及通信系统，可以提高通信的实时性和灵活性，并且使通信过程具有更好的数据保密特性和实现两个时钟域的读写协作。
附图说明
[0010]通过下面结合附图对实施例的描述，本公开的方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：
[0011]图1是根据本公开的实施例所应用的场景的示意图；
[0012]图2示意性地示出了设备数据帧和控制数据帧；
[0013]图3是根据本公开实施例的控制设备侧的通信数据处理装置的示意图；
[0014]图4示出了根据本公开实施例的设备数据和控制数据的存储方式以及设备数据与设备数据帧之间的映射关系、控制数据与控制数据帧之间的映射关系；
[0015]图5是根据本公开实施例的远程被控设备侧的数据通信装置的示意图；
[0016]图6是根据本公开实施例的通信数据处理方法的流程图；以及
[0017]图7是根据本公开实施例的数据通信方法的流程图。
具体实施方式
[0018]下面将参考本公开的示例性实施例对本公开进行详细描述。然而，本公开不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本公开的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。
[0019]传统的通信系统中存在需要进行数据交互的设备，例如控制设备和被控设备。控制设备通过有线或无线网络连接远程的被控设备，被控设备上的单片机再通过一些标准的通信接口连接传感器和执行器。如上所述，诸如传感器数据和执行器数据的数据传输和处理方式是使用Modbus/CAN等传统通信协议和拓扑结构。由于诸如Modbus/CAN的传统通信协议具有标准的帧结构，其中数据段可以承载的数据(即有效载荷)比较少，并且数据帧的生
成和传输速率受限(例如，CAN通信协议中，数据帧的生成和传输速率最大为1Mbps)，因此整个通信系统的访问和处理速度通常比较慢，实时性不高。因此，在诸如电机控制、闭环PID反馈控制等需要根据采集的传感器数据快速调整执行器的动作的应用中，不适合使用Modbus/CAN等传统通信协议和拓扑结构。此外，基于Modbus/CAN通信协议的系统中，对于网络节点的数量和组网架构有较多限制，灵活性不高。
[0020]可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)因其能够提供范围广泛的多种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通信数据处理装置，包括数据处理单元、主控单元和双端口存储单元，其中，所述数据处理单元被配置为：以第一时钟频率接收M个设备数据帧，其中每个设备数据帧包括用于指示帧的开始的帧起始段、m
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个数据段、以及用于指示帧的结束的帧结束段，每个设备数据帧的m
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个数据段中的每一个承载与m
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个被控设备相关联的设备数据中的每一个，其中M是大于或等于1的正整数，并且对应于被控设备的分组数，m
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是大于或等于2的正整数，并且对应于每个分组中的被控设备的数量，1≤i≤M；和基于所接收的M个设备数据帧中的每一个，提取对应于m
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个数据段的m
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个设备数据，并且以第一时钟频率经由双端口存储单元的第一端口向所述双端口存储单元写入所述m
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个设备数据；所述双端口存储单元通过所述第一端口与所述数据处理单元连接，通过第二端口与所述主控单元连接；以及所述主控单元被配置为以第二时钟频率经由所述双端口存储单元的所述第二端口读取所述双端口存储单元中所存储的设备数据。2.如权利要求1所述的通信数据处理装置，其中，所述主控单元还被配置为：生成M组控制数据，其中每组控制数据包含与m
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个被控设备相关联的m
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个控制数据；和以所述第二时钟频率经由所述双端口存储单元的第二端口向所述双端口存储单元写入所述M组控制数据；以及所述数据处理单元还被配置为：以所述第一时钟频率经由所述双端口存储单元的第一端口读取所述双端口存储单元中所存储的所述M组控制数据；和基于所述M组控制数据中的每组控制数据，分别生成M个控制数据帧，并且以所述第一时钟频率发送所生成的M个控制数据帧，其中每个控制数据帧包括用于指示帧的开始的帧起始段、m
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个数据段、以及用于指示帧的结束的帧结束段，每个控制数据帧的m
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个数据段中的每一个承载所述m
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个控制数据中的每一个。3.如权利要求1所述的通信数据处理装置，其中，所述第二时钟频率是所述第一时钟频率的M倍。4.如权利要求1所述的通信数据处理装置，其中，所述数据处理单元是利用可编程逻辑器件(PLD)实现的，所述双端口存储单元是双端口RAM(DPRAM)。5.如权利要求1所述的通信数据处理装置，其中，所述数据处理单元和所述双端口存储单元是利用单个可编程逻辑器件(PLD)实现的。6.如权利要求2所述的通信数据处理装置，其中，所述设备数据帧和所述控制数据帧中，帧起始段的长度大于每个数据段的长度。7.如权利要求2所述的通信数据处理装置，其中，所述设备数据帧和所述控制数据帧中，帧起始段的每个比特的取值恒为1。8.如权利要求2所述的通信数据处理装置，其中，所述设备数据帧和所述控制数据帧中，帧起始段的末尾和数据段的开始之间、以及在各个数据段之间还设置有恒为0的1个比特。
9.一种通信数据处理方法，包括：由数据处理单元以第一时钟频率接收M个设备数据帧，其中每个设备数据帧包括用于指示帧的开始的帧起始段、m
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个数据段、以及用于指示帧的结束的帧结束段，每个设备数据帧的m
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个数据段中的每一个承载与mi个被控设备相关联的设备数据中的每一个，其中M是大于或等于1的正整数，并且对应于被控设备的分组数，m
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是大于或等于2的正整数，并且对应于每个分组中的被控设备的数量，1≤i≤M；由所述数据处理单元基于所接收的M个设备数据帧中的每一个，提取对应于m
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个数据段的m
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个设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，
申请(专利权)人：施耐德电气中国有限公司，
类型：发明
国别省市：